波浪エネルギーを逆利用した底質制御システムの開発

开发利用波浪能的泥沙控制系统

• 批准号: 15710063
• 负责人: 押川 英夫
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15710063/
• 关键词: 波浪エネルギー; 底質制御; 非対称構造物; 漂砂; 海岸侵食; 波浪残差流; 地行浜

波浪エネルギーを用いた底質輸送制御技術の研究開発を実施した。本技術は波浪によって生じる往復流場に非対称形状を有する構造物を複数個設置するだけで、海底付近に波の一周期平均的な一方向流れを任意の方向に生成させることで、底質移動の自在な制御を可能とするものである。本年度はBaNKシステムの研究開発の一環として、振動流場に設置された没水状態の半円柱型構造物周辺の流れとそれに作用する力を高次精度風上差分法を用いたDNSにより評価することで、非対称構造物周辺の流れの構造について検討した。非対称構造物である半円柱と対称構造物である楕円柱に作用する振動方向の抵抗力の時系列の比較より、無次元時間t/T≒4.3(tは時間、Tは波の周期)の負のピーク付近において、半円柱と楕円柱の抵抗力の差異が大きいことが分かった。この位相は加速度の絶対値が最大となる時刻付近であり、構造物の投影面積と体積が等しくても形状の差異によって慣性力が異なることが分かった。半周期目のt/T=4.5付近の位相においても対称構造物と非対称構造物で抵抗力の差異が大きくなっていたが、この位相は構造物の切断面に絶対値が最大の流れが作用する時刻であることから、Morison式中の抗力(定常分の力)が卓越するために形状抵抗が大きく異なることで抵抗力に差異が生じている。これは即ち、(定常流で用いられる)抗力係数の違いに起因した差異である。また流れの瞬間像の検討から、波に相当する短周期往復流場における半円柱型構造物周辺の流れでは、順流最大の位相(構造物の滑らかな面に流れが作用する位相)付近には横断方向に軸をもつ渦が生じるものの、逆流時(構造物の切断面に流れが作用する位相)には発生しないことが分かった。更に、非対称構造物周辺の順流最大時付近の流れの構造は、対称構造物における流速最大時の流れの構造と類似していることが分かった。

使用波能的沉积物传输控制技术的研究和开发进行了。这项技术可以通过简单地在波浪产生的往复流场中安装多个结构，并通过在海底附近的任何方向上产生一个周期的平均波流，从而自由控制沉积物的运动。作为银行系统研究和开发的一部分，今年，我们通过评估在振荡流场中安装的淹没半圆柱形结构周围的流动，并使用高阶精度向上差异化方法来检查不对称结构周围的流动结构。在振动方向上的时间序列的比较作用在半圆形圆柱体上，不对称结构和椭圆圆柱体（一种对称结构）的比较表明，半圆形圆柱体和椭圆圆柱之间的电阻差异很大，在无效时间t/t/t/t/t/t/t/t/t/t/t/t/t/t/t/timep）的接近峰值上很大。此阶段几乎是加速度绝对值达到最大值的时间，并且发现即使结构的投影面积和体积相等，惯性力也会根据形状而有所不同。即使在半周期中t/t = 4.5左右的阶段，对称结构和不对称结构之间的电阻力差异也很大，但是由于此阶段是在结构的切割表面上作用于结构切割表面的时间，因此电阻力在莫尔森方程中具有极大的差异，因为阻力（稳态力）在抵抗力中具有优势。由于阻力系数的差异（用于稳定流动），这是一个差异。此外，从检查流动的瞬时图像，发现在围绕半圆柱状结构的流动中，在短周期结构中与对应于波浪相对应的短周期往复流场，横向沿横向轴沿横向轴的涡流发生在向前流动的最大相位（相位在结构上的平滑表面上），但在反向流动的情况下，该阶段是在循环中的相位（相位），而在反向流动过程中，则是在循环中的表面。此外，发现在不对称结构周围的最大向前流附近的流动结构与对称结构中最大流速下的流量结构相似。

项目成果

振動流場における非対称没水構造物周りの流動解析

振荡流场中非对称水下结构周围的流动分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: 水工学論文集 50
• 作者: 押川英夫 et al.